高中物理人教版选修3-3教案 16.1电磁感应现象

11116.1 电磁感应现象(1)要 点：知道磁通量的意义，掌握BS的适用条件，能判断磁通量的变化 理解电磁感应现象的本质是磁通量的变化 掌握产生感应电流的条件教学难点：理解产生感应电流的条件考试要求：高考（磁通量，电磁感应现象）课堂设计：本节教学对磁通量的定义、放置角度影响大小来得到计算式和最大值的条件，考虑到学生对平面和立体图的转化困难，需要通过空间的模拟来辅助。电磁感应现象的本身并不复杂，只是磁与电、电与磁都一起出现会有所混淆。电磁感应现象的产生是初中知识，而用高中磁通量的观点来表述是一个高层次的要求。由于要求学生由初中的“切割”上升到“磁通量变化”会有一定的困难，允许学生有一定的适应时间。解决难点：磁通量作为一个本章常用的概念是十分重要的。做好电磁感应的演示实验，认识到由切割到磁通量的变化是必要的，并严密注意学生的发言，引导学生自己概括和总结用磁通量的变化来叙述。从熟悉的切割类引申到磁通量的变化类切割不明显，让学生注意到判断方法的修正是一种适应范围更广的判断。培养能力：理解能力，分析综合能力，逻辑推理能力，空间想象能力思想教育：尊重科学、尊重事实和精确细心的科学态度学生现状：磁通量的新概念能听懂但理解不到位； 知道电磁感应现象，但根因没有达到用磁通量描述的要求； 用磁通量的观点来表示感应电流的条件有困难。课堂教具：线圈模型，灵敏电流计，条形磁铁，螺线管（套），导线，直流电源，变阻器一、磁通量 在本章的研究中我们经常要将线圈置入磁场中来分析问题，所以我们将关注一个还跟在磁场中的面积有关的物理量磁通量如果一个面积为S的面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，我们定义把B与的乘积叫做穿过这个面的磁通量【板书】（一）磁通量（）（1）定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，则B与S乘积,叫做穿过这个面的磁通量，用表示（2）公式：=BS （BS）（3）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1Tm2我们又知道磁场的强弱（即磁感应强度）可以用磁感线的疏密来表示，磁感线越密的地方，穿过单位面积的磁感线条数越多；如果不垂直，可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面。（如图16-3）穿过两个平面的磁感线条数相等，所以磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数 注意强调： 公式=BS来计算磁通量，但是只适合于匀强磁场如果B与S不垂直时，必须作出S在垂直于磁感线方向上的投影面S =BSBS时，max=BS ；B/S时，min0 (0Bs)磁通量是标量，但是有正负之分，磁感线穿过某一个平面，要注意是从哪一面穿入，哪一面穿出如果方向相反要相互抵消。【板书】二、电磁感应现象 【问】1820年，奥斯特有了怎样一个重要发现？ 分析：奥斯特发现电流的磁效应，也即电能生磁电流的磁效应。使得电和磁第一次得到了“沟通”，人们很自然的思考：磁能否生电？在长达十几年的时间里，科学家们通过各种手段希望通过（从）磁场获得电改变化学电池的电源，且大部分科学家已经走到了成功的边缘（电流小，仪器需精密）。1822年，英国科学家法拉第“把磁转化为电”作为自己的研究目标，经十年努力，于1831年10月17日，实现了由磁变电的转化，并因此而名扬四海。 起先的研究是把导体放在磁铁旁边、用磁铁碰导线、绕在磁铁上等，是一种静止的情况。1831年10月17日临近吃午饭时，与平时一样感到失望的法拉第气得将磁铁一扔倒在椅子上叹气，突然它发现电流表的指针摆动了一下，为了证实不是幻觉，他并不抱希望地又扔了一下，这回真真切切地看到了指针又偏转了。他兴奋地将磁铁来回乱扔，把实验室的桌子敲得通通大响，以致他的妻子急忙来到实验室不知所措。尽管这是一个偶然的机会，但对于一个十分潜心研究的科学家来说，且是必然的。【板书】由磁场产生电流这种现象后来被称为电磁感应现象。今天我们已经知道了磁能生电，我们主要是要了解在什么条件下能够生电？ (1)通过实验研究电磁感应现象 实验目的：怎样使磁生电。 实验1：把线圈绕在磁铁上组成一个闭合电路，发现电流表不动，得出结论此种方法不能使磁铁产生电流。（法拉第最初的想法）实验2：按图16-4装好装置 （初中已做）。【问】回忆如何做实验？其步骤又怎样呢？ 我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。那么导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？以及磁场的强弱对实验有没有影响？【板书】闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动，导体中就会产生感生电流。 条件：闭合电流的条件 切割：以相对运动达到【设问】这个实验中，导体是运动的，如果反过来让磁铁发生运动，是否也会产生感应电流呢？实验3：演示实验条形磁铁插入线圈观察实验得出现象：A、磁铁与线圈相对静止时，可见电流表指针不偏转 B、条形磁铁插入或取出时，可见电流表的指针偏转问：上述实验导体是否“切割”？如果是“切割”，它是如何“切割”的分析：应属于“切割”，只是磁场运动，导体静止。现象分析：无论是导体运动，还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就有电流产生。另析：实际上我们可以用刚学过的磁通量来分析。对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时，所处磁场B因磁铁的远离和靠近而变化，而S未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁铁不动时，线圈处B不变，故无感应电流【设问】既然用磁通量的变化可以解释，如果导体和磁体不发生相对运动，而让穿过闭合电路的磁场发生变化，从而引起闭合电路中的磁通量发生变化，是否也会产生感应电流呢？（法拉第就是从这里开始研究的）实验4：演示实验关于原副线圈的实验演示实验观察：移动变阻器滑片（或通断开关），电流表指针偏转当A中电流稳定时，电流表指针不偏转现象分析：对线圈B，滑片移动或开关通断，引起A中电流变，则磁场变，穿过B的磁通量变，故B中产生感应电流当A中电流稳定时，磁场不变，磁通不变，则B中无感应电流总结：不同的实验，其共同处在于：只要穿过闭合回路的磁通量的变化，不管引起磁通量变化的原因是什么，闭合电路中都有感应电流产生【板书】结论：无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流 关键词：闭合电路，磁通量发生变化用磁通量的变化与否比用切割来描述要完整磁通量的变化并非一定要切割。观察：感应电流的大小与磁通量的改变快慢有关结论：磁通量的改变越快，电流越大。【板书】三、电磁感应现象中的能量转化：引导学生讨论分析上述三个实验中能量的转化情况实验2和实验3：机械能（其他形式的能）转化为电能 制成发电机实验4：电能（转化）磁场能（转化）电能 变压器原理教师总结：能量守恒定律是一个普遍定律，同样适合于电磁感应现象电磁感应现象中产生的电能不是凭空产生的，它们或者是其它形式的能转化为电能，或者是电能在不同电路中的转移阅读材料法拉第关于电磁感应现象的实验巩固练习：P195练习一作业：课时作业电磁感应现象课后札记：板书：（一）磁通量（ ）（1）定义：面积为 ，垂直匀强磁场 放置，则 与 乘积,叫做穿过这个面的磁通量，用表示磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数（2）公式： （3）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1Tm2（4）磁通量不是矢量，而是标量，其正负表示与规定的正方向相反还是相同。例如：穿过某个面的磁通量是，将该面转过180，则穿过该面的磁通量就是-。（5）适用条件：a.磁场是匀强磁场 b.磁感线要与平面相垂直（二）电磁感应现象（1）定义：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。（2）感应电流：在电磁感应现象中出现的电流叫做感应电流。（3）感应电流的产生条件：a.回路闭合；b.穿过回路的磁通量发生变化（三）电磁感应现象中的能量发生转化（1）机械能（或其他形式的能）转化为电能（2）电能（转化）磁场能（转化）电能111